(57)【要約】【課題】  多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔を混在させた多孔流路板を、簡単な構造のものとし、しかも設計の自由度が高いものとして提供する。【解決手段】  熱可塑性合成樹脂からなる３層の板状部材２〜４を積層し、相互に接合することにより多孔流路板１を構成する。第１層の板状部材２には、空気を噴出及び吸引する多数の小孔１１，１２を規則的に穿設する。第２層の板状部材３には、上記板状部材２との間の接合面に、空気吸引用小孔１２に対応させてそれらと連通する溝状の共通流路１５を形成すると共に、各噴出用小孔１１にそれぞれ連通する貫通孔１４を穿設する。第３層の板状部材４の接合面には、上記貫通孔のそれぞれが連通する溝状の共通流路１６を形成する。上記両共通流路１５，１６は、第３層の板状部材４に開口させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成樹脂からなる少なくとも３層の板状部材を積層し、相互に接合することにより構成され、
第１層の板状部材は、空気を噴出及び吸引する多数の小孔を規則的に穿設することにより構成し、
上記第１層の板状部材とそれに接合される第２層の板状部材との間の接合面に、上記空気を噴出及び吸引するそれぞれの多数の小孔のいずれか一方に対応させて、それらの全体が連通する溝状の共通流路を形成すると共に、他方の各小孔にそれぞれ連通する貫通孔を第２層の板状部材に穿設し、
上記第２層の板状部材とそれに接合される第３層の板状部材との間の接合面には、上記貫通孔のそれぞれが連通する溝状の共通流路を形成し、
上記両共通流路を、上記第３層の板状部材に開口させた、
ことを特徴とする合成樹脂製多孔流路板。
【請求項２】
第１層の板状部材における空気を噴出及び吸引する多数の小孔の一方及び他方に対応させた溝状の共通流路を、第２層及び第３層の板状部材に設けた、
ことを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項３】
熱可塑性合成樹脂からなる複数の板状部材を積層し、相互に接合することにより構成され、
第１層の板状部材は、空気を噴出及び吸引する多数の小孔を規則的に穿設することにより構成し、
上記第１層の板状部材とそれに接合される第２層の板状部材との間の接合面に、上記空気を噴出する多数の小孔の全体に連通する溝状の給気用共通流路、及び上記空気を吸引する多数の小孔の全体に連通する溝状の吸気用共通流路を形成し、
それらの共通流路を、上記第２層の板状部材に開口させた、
ことを特徴とする合成樹脂製多孔流路板。
【請求項４】
第１層の板状部材における空気を噴出及び吸引する多数の小孔のそれぞれに対応させた溝状の共通流路を第２層の板状部材に設けた、
ことを特徴とする請求項３に記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項５】
各板状部材を、平面形状が同形のもとした、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項６】
第１層の板状部材の周辺に空気を噴出または吸引する多数の小孔のいずれか一方を穿設し、その内側に他方の小孔の多数を穿設した、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項７】
第１層の板状部材に穿設する空気の噴出のための多数の小孔の有効断面積が実質的に同一であり、同板状部材に穿設する空気の吸引のための多数の小孔の有効断面積が実質的に同一である、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項８】
空気の噴出及び吸引のための多数の小孔のコンダクタンスとそれらの共通流路のコンダクタンスとの比を、１：１．８ないし１：３．０とした、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板。
【請求項９】
少なくとも第１層及び第２層の板状部材を接合して、請求項１ないし８のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板を製造する方法であって、
一対の板状部材間で相互に連通させる小孔及び共通流路を、それらの板状部材の加熱接合時における小孔及び共通流路の収縮によって所定の設計断面が形成されるように、予め素材の変形量を見込んだ状態で形成しておき、
それらの板状部材を接合面において互いに圧接した状態で成形型内に装填して、加熱、軟化させることにより、それらの接合面において溶融接合させ、
この接合において、上記接合面と直交する方向の板状部材の変形は装填した成形型の内面により抑制し、板状部材の加熱による膨張及び上記接合面の圧接に伴って生じる素材の流動分を、接合面に平行する面に沿って流動させことにより吸収させる、
ことを特徴とする合成樹脂製多孔流路板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークを吸着または浮上状態に保持するための合成樹脂製多孔流路板及びそれを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状のワークの表面に対して機械的あるいは化学的処理を施すため、それを台盤上に真空吸着させ、あるいは均一な微小間隙を介して浮上状態に保持することの要求が多々存在する。この場合に、上記台盤としては、表面に空気を噴出及び吸引する多数の小孔を設けて、それらの小孔をそれぞれ圧力空気源と真空源とに接続するようにした多孔流路板が用いられる。例えば、ワークを台盤上に真空吸着させる場合には、その吸着に必要な多数の小孔を台盤に穿設してそれらを真空源に接続すると共に、吸着解除時に圧力空気を供給して速やかにワークを台盤上に浮上させるための多数の小孔を、上記吸着のための小孔間に散在させ、それらが圧力空気源に接続される。また、ワークを台盤上に浮上状態に保持するためには、台盤の周辺に空気を吸引する多数の小孔を穿設してワークの位置あるいは姿勢を一定に保持させ、その内側に空気を噴出する多数の小孔を穿設して、それらが圧力空気源に接続される。ワークの位置決めや移動のための小孔は、台盤表面に対して傾斜させることも考えられる。
【０００３】
このように、台盤の表面に多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔を混在させて設ける場合には、台盤内においてそれらの空気噴出用と空気吸引用の小孔を区別して、それぞれ圧力空気源と真空源とに接続する必要があり、それらの接続流路形成の構造が著しく複雑化する。しかも、流路間をシールするシール部材も形状や構造が複雑化し、シール漏れが生じる可能性も高くなる。そのため、設計の自由度が極端に制限される。
【０００４】
また、上述したような多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔を設ける場合には、それらの各小孔における流量の均一性を確保することがワークの安定的な動作を期待するために極めて重要であり、しかも、多数の小孔を通して空気を流すため、できるだけ圧力空気の使用量を節約し、真空源による過度の吸引を抑制するのが、エネルギーロスを少なくして経費を節減するために有効である。
しかしながら、上述したように設計の自由度が制限された状況では、適切な流路設計が困難であり、そのため、設計の自由度を高めて、上記エネルギーロスを少なくする流路形成を行えるようにすることが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような問題を解決した合成樹脂製多孔流路板及びその製造方法を提供しようとするもので、その基本的な技術的課題は、多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔を混在させた多孔流路板を簡単な構造のものとし、しかもその設計の自由度が高いものとして提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、上記エネルギーロスを少なくすると同時に、多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔における流量の均一性を確保できるようにした合成樹脂製多孔流路板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の第１の合成樹脂製多孔流路板は、熱可塑性合成樹脂からなる少なくとも３層の板状部材を積層し、相互に接合することにより構成され、第１層の板状部材は、空気を噴出及び吸引する多数の小孔を規則的に穿設することにより構成し、上記第１層の板状部材とそれに接合される第２層の板状部材との間の接合面に、上記空気を噴出及び吸引するそれぞれの多数の小孔のいずれか一方に対応させて、それらの全体が連通する溝状の共通流路を形成すると共に、他方の各小孔にそれぞれ連通する貫通孔を第２層の板状部材に穿設し、上記第２層の板状部材とそれに接合される第３層の板状部材との間の接合面には、上記貫通孔のそれぞれが連通する溝状の共通流路を形成し、上記両共通流路を、上記第３層の板状部材に開口させたことを特徴とするものである。
上記第１層の板状部材における空気を噴出及び吸引する多数の小孔の一方及び他方に対応させた溝状の共通流路は、第２層及び第３層の板状部材に設けるのが望ましい。
【０００７】
また、上記課題を解決するための本発明の第２の合成樹脂製多孔流路板は、熱可塑性合成樹脂からなる複数の板状部材を積層し、相互に接合することにより構成され、第１層の板状部材は、空気を噴出及び吸引する多数の小孔を規則的に穿設することにより構成し、上記第１層の板状部材とそれに接合される第２層の板状部材との間の接合面に、上記空気を噴出する多数の小孔の全体に連通する溝状の給気用共通流路、及び上記空気を吸引する多数の小孔の全体に連通する溝状の吸気用共通流路を形成し、それらの共通流路を、上記第２層の板状部材に開口させたことを特徴とするものである。
上記第１層の板状部材における空気を噴出及び吸引する多数の小孔のそれぞれに対応させた溝状の共通流路は、第２層の板状部材に設けるのが望ましい。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態においては、上記各板状部材が、平面形状が同形のものとして構成される。
また、本発明においては、第１層の板状部材の周辺に空気を噴出または吸引する多数の小孔のいずれか一方を穿設し、その内側に他方の小孔の多数を穿設することができ、これにより、ワークを吸着または浮上状態に保持する位置を安定化することができる。
【０００９】
更に、本発明の好ましい実施形態においては、第１層の板状部材に穿設する空気の噴出のための多数の小孔の有効断面積が実質的に同一であり、同板状部材に穿設する空気の吸引のための多数の小孔の有効断面積が実質的に同一であるものとして構成し、それによって、ワークを全面的に均等に吸着または浮上状態に保持することが可能になる。また、空気の噴出及び吸引のための多数の小孔のコンダクタンスとそれらの共通流路のコンダクタンスとの比を、１：１．８ないし１：３．０として構成することにより、できるだけ圧力空気の使用量を節約し、真空源による過度の吸引を抑制して、エネルギーロスを少なくすることができる。
【００１０】
また、上記課題を解決するための本発明の合成樹脂製多孔流路板の製造方法は、少なくとも第１層及び第２層の板状部材を接合して、請求項１ないし７のいずれかに記載の合成樹脂製多孔流路板を製造する方法であって、一対の板状部材間で相互に連通させる小孔及び共通流路を、それらの板状部材の加熱接合時における小孔及び共通流路の収縮によって所定の設計断面が形成されるように、予め素材の変形量を見込んだ状態で形成しておき、それらの板状部材を接合面において互いに圧接した状態で成形型内に装填して、加熱、軟化させることにより、それらの接合面において溶融接合させ、この接合において、上記接合面と直交する方向の板状部材の変形は装填した成形型の内面により抑制し、板状部材の加熱による膨張及び上記接合面の圧接に伴って生じる素材の流動分を、接合面に平行する面に沿って流動させことにより吸収させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上に詳述した本発明の合成樹脂製多孔流路板によれば、多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔を混在させた多孔流路板を簡単な構造のものとし、しかもその設計の自由度が高いものとして提供することができ、また、前記エネルギーロスを少なくすると同時に、多数の空気噴出用小孔及び空気吸引用小孔における流量の均一性を確保できるようにした合成樹脂製多孔流路板を得ることができる。
更に、本発明の製造方法によれば、上記構成を有する合成樹脂製多孔流路板を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る合成樹脂製多孔流路板の構成を、図に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
図１ないし図３は、本発明に係る合成樹脂製多孔流路板の第１実施例を示すもので、この多孔流路板１は、同一の熱可塑性合成樹脂（例えば、メタクリル樹脂）からなる平面形状が同形（矩形）の３層の板状部材２，３，４を積層し、それらを相互に接合することにより構成したものである。それらの各板状部材２，３，４は必ずしも同形である必要はない。また、必要な流路等を形成するために、３層以上の板状部材を積層しても差し支えない。
【００１３】
第１層の板状部材２は、圧縮空気を噴出する多数の小孔１１と空気を吸引する多数の小孔１２とを一定のパターンで規則的に穿設し、該板表面にそれらの小孔１１，１２を開口させることにより構成したものである。上記規則的とは、小孔を縦横に整列させるようなことのみを意味するのではなく、離散的な配列であっても、吸着または浮上させるワークとの間の圧力がほぼ一定にされるように設計された配列、あるいはワークの周辺部からの空気の流出入をも考慮して設計されたような配列であっても差し支えない。
また、上記空気噴出のための多数の小孔１１の各有効断面積は実質的に同一であり、空気の吸引のための多数の小孔１２の各有効断面積も実質的に同一であるものとして構成される。それによって、後述するように、ワークを全面的に均等に吸着または浮上状態に保持することが可能になる。
【００１４】
この第１実施例では、板状部材２の周辺に空気を噴出する小孔１１を穿設すると共に、その内側に空気を吸引する小孔１２を穿設し、これにより、ワーク周辺に若干の浮上力を作用させた状態で真空吸着させる場合に適した小孔の配列としているが、上記小孔の配列を逆にすることにより、中央部の小孔からの空気の噴出でワークを浮上状態に保持しながら、ワーク周辺での空気の吸引により該ワークの位置あるいは姿勢を安定的に一定に保持させ、あるいは、板状部材２の全面に上記小孔１１，１２を混在させて穿設し、小孔１２からの空気の吸引によりワークを板状部材２上に真空吸着させた後の吸着解除時に、小孔１１から圧力空気を供給して速やかにワークを台盤上に浮上させるなど、上記多数の小孔１１，１２は多孔流路板の用途に応じて適切な配列とすることができる。
【００１５】
上記第１層の板状部材２に接合される第２層の板状部材３には、上記空気を噴出する多数の各小孔１１に対応させてそれらに連通する貫通孔１４を穿設し、また、他方の空気を吸引する各小孔１２に対応させて、それらの全体と連通する溝状の吸気用共通流路１５を形成している。上記共通流路１５は、第１層の板状部材２と第２層の板状部材３との間の接合面において、第１層の板状部材２側に設け、あるいは双方の板状部材２，３に設けることもできる。上記貫通孔１４は、小孔１１と同径かそれよりも大径とし、小孔１１と連通した状態でそれらの各有効断面積が実質的に同一なるように穿設される。
【００１６】
更に、上記第２層の板状部材３とそれに接合される第３層の板状部材４との間の接合面には、上記貫通孔１４のそれぞれが連通する溝状の給気用共通流路１６を形成している。この給気用共通流路１６も、第２層の板状部材３と第３層の板状部材４との間の接合面において、第２層の板状部材３側に設け、あるいは双方の板状部材３，４に設けることができる。
そして、上記第３層の板状部材４における底面には、上記共通流路１５に通じる供給用ポート１７及び上記共通流路１６に連通路１９を介して通じる吸引用ポート１８を開口させている。
【００１７】
ここでは、第２層の板状部材３における第１層の板状部材２との接合面に、空気吸引用の多数の小孔１２に連通する吸気用共通流路１５を設け、第３層の板状部材４における接合面に、貫通孔１４を介して空気噴出用の多数の小孔１１に連通する給気用共通流路１６を設けているが、上記吸気用共通流路１５を第３層の板状部材４に、また上記給気用共通流路１６を第２層の板状部材３に設けることもできる。
【００１８】
更に、上記第１実施例では、熱可塑性合成樹脂からなる３枚の板状部材２，３，４を積層し、第１層と第２層の板状部材２，３間、及び第２層と第３層の板状部材３，４間に共通流路１５，１６を設けているが、空気を噴出及び吸引する多数の小孔１１，１２の配列が図１のように比較的単純で、それらを共通流路に連通させるのが容易な場合には、２枚の板状部材だけを用いてそれらを相互に接合し、第１層の板状部材２には、上記第１実施例のように空気を噴出及び吸引する多数の小孔１１，１２を穿設し、該第１層の板状部材２とそれに接合される第２層の板状部材３との間の接合面に、空気噴出用の多数の小孔１１に連通する溝状の給気用共通流路１６、及び空気吸引用の多数の小孔１２に連通する溝状の吸気用共通流路１５を形成し、それらの共通流路を上記第２層の板状部材３の底部に開口させることもできる。
【００１９】
このように、複数の熱可塑性合成樹脂製の板状部材に小孔１１，１２や溝状の共通流路１５，１６を設けて、それらの接合により合成樹脂製多孔流路板１を構成すると、各板状部材に単純な孔や溝を加工するだけでよいため、その加工が容易であるばかりでなく、それらの板状部材の接合面の融着等による接合により流路間のシールも簡単、確実に行うことができ、設計の自由度が非常に高くなる。そのため、後述するようにエネルギーロスを低減した多孔流路板の設計、製造も容易に行うことが可能になる。
【００２０】
図４及び図５は、本発明の合成樹脂製多孔流路板の第２実施例を示している。
この第２実施例の合成樹脂製多孔流路板６は、空気噴出用の多数の小孔１１及び空気吸引用の多数の小孔１２の配列パターン、並びにそれらが連通する共通流路１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ等の形態を除いて、上記第１実施例と同様であるため、第１実施例と相違する構成だけについて以下に説明し、その他の構成は第１実施例との対応部分に同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００２１】
この第２実施例の多孔流路板６は、第１層の板状部材２の表面に、空気噴出用の多数の小孔１１と空気吸引用の多数の小孔１２とを、それぞれ同心円状に開口させると同時に、空気噴出用の小孔１１を配列させた同心円と空気吸引用の小孔１２を配列させた同心円とを、交互に配置している。
そして、第２層の板状部材３に、上記各小孔１１に対応させた貫通孔１４を設けると共に、小孔１２に連通する同心円状の吸気用共通流路１５ａ，１５ｂを設けて、それらを放射方向の連通路１５ｃで連通させ、また、第３層の板状部材４に、上記小孔１１に貫通孔１４を介して連通する同心円状の給気用共通流路１６ａ，１６ｂを設けて、それらを放射方向の連通路１６ｃで連通させ、第３層の板状部材４における底面に、上記両共通流路に通じる供給及び吸引用ポート１７，１８を開口させている。
なお、この第２実施例においても、第１実施例に関連して説明したような各種の変形形態をとり得るのは勿論である。
【００２２】
次に、上記エネルギーロスを低減するための多孔流路板の設計について説明する。
一般的に上記小孔１１等のノズルに圧力空気を供給する上流側流路の有効断面積は、各ノズルの有効断面積の和に比して十分に大きいものとする必要があるが、ノズルから噴出する圧力空気の応答性を高めるためには、上流側流路の有効断面積を必要以上に大きくすることなく、それによって流路配管の容積をできるだけ抑える必要がある、と云う相反する関係がある。
そして、このような要求を満たすための上記有効断面積間には、一定の適切な関係があることが知られている（例えば、財団法人省エネルギーセンター発行、小根山尚武著、「空気圧システムの省エネルギー」参照）。
【００２３】
すなわち、空気圧源から減圧弁により一定の圧力に減圧し、その圧力空気をノズル（エアブロー用）に供給する場合に、空気流量を適正に少なくするには、ノズル出口で空気の流れをチョークさせることが好ましく、そのためには、ノズル直前圧を０．１ＭＰａ（臨界圧力比０．５の場合）以上の圧力にすることが必要である。
【００２４】
更に具体的には、
Ｃ ：ノズルのコンダクタンス（臨界圧力比を０．５とする） 
ＣＳ：上流配管系のコンダクタンス（同）
Ｐ０：ノズル直前圧〔ＭＰａ〕
ＰＳ：減圧弁の直後の圧力〔ＰＰ〕
とすると、上記コンダクタンスの比と圧力の関係は、
（Ｐ０＋０．１）／（ＰＳ＋０．１）≧０．５，Ｐ０≧０．１ＭＰａのとき、
【数１】
2005177560.tif 000003
のように表され、これをグラフにすると、図６のようになる。
【００２５】
同図から分かるように、コンダクタンス比は、圧力比が０．９で１．５、圧力比が０．９５で２．２であり、すなわち、上流配管系のコンダクタンスをノズルのコンダクタンスの１．５倍にすると圧力降下の割合は１０％、２倍にすると５％に収まることになる。
したがって、上流配管系のコンダクタンスがノズルのコンダクタンスの２〜３倍を指標にして各部のサイズ設定を行えばよい。且つ、ノズル直前圧を０．１ＭＰａ以上とすることで、配管系は亜音速流れ、ノズルはチョーク流れとなり、空気流量を適正に少なくすることができる。
また、本発明のように多数（ｎ個）のノズル（小孔）に圧力空気を送給する場合には、コンダクタンスＣは、（ｎ×ノズル１個のコンダクタンスｃ）とすればよい。
【００２６】
上述した図６及び具体的な多孔流路板の製造上の観点から、本発明の多孔流路板においては、上記空気の噴出及び吸引のための多数の小孔のコンダクタンスとそれらの共通流路のコンダクタンスとの比Ｒを、１：１．５ないし１：３．０として構成し、望ましくは、１：１．８ないし１：２．５として構成することにより、できるだけ圧力空気の使用量を節約することができる。上記コンダクタンスとは圧力空気の流れ易さの指標で、例えば、流路の有効断面積、音速コンダクタンス、Ｃｖ値等を利用することができる。
なお、上述したところは、圧力空気をノズルから噴出させる場合だけでなく、ノズルを通して空気を吸引する場合にも同様な傾向を示すので、ここでは、圧力空気を噴出させる場合のみについて説明し、吸引する場合については説明を省略する。
【００２７】
次に、図７を参照して本発明の多孔流路板における小孔及び共通流路の有効断面積（コンダクタンス）の設定に関して説明する。
図７は、上述した小孔１１と共通流路１６との関係を模式的に示すもので、例えば小孔の１１の有効断面積Ｓは、その内径ｄと長さＬから、次式により算出することができる。
【００２８】
【数２】
2005177560.tif 000004
ここで、
Ｓ：有効断面積〔ｍｍ２〕
ｄ：小孔１１の内径〔ｍｍ〕
Ｌ：小孔１１の長さ〔ｍ〕
λ：小孔１１の摩擦係数（樹脂ノズルの場合λ＝０．０１９７ｄ−０．３１）
である。
【００２９】
一方、共通流路１６における有効断面積は、ｎ個の小孔１１が共通流路１６に集合するため、該共通流路１６における有効断面積は、（小孔１個の断面積×ｎ×Ｒ）が必要となる。（但し、Ｒは前記コンダクタンスの比）。
また、共通流路１６と供給用ポート１７との間の導通路２０は、該ポート１７に装着される図示しない継手部品の有効断面積より大きく形成される。このような適正な有効断面を有するように形成すると、圧力降下により小孔１１直前の圧力が低くなりすぎるのを抑止することができる。
なお、図中、Ｗは小孔１１から噴出している空気により浮上しているワークを示している。
【００３０】
次に、図８を参照して、上述した合成樹脂製多孔流路板の製造方法について説明する。
熱可塑性合成樹脂からなる複数の板状部材を積層して加熱接合するに際しては、それらの板状部材の接合面に、相互に連通する孔または溝により流路を予め形成しておき、その板状部材を加熱、軟化させたうえで、接合面を圧接する必要があるが、その際に、板状部材を構成する合成樹脂の膨張により予め形成した流路が収縮し、あるいは、軟化した合成樹脂からなる板状部材に接合のための外力を作用させるために、その外力に起因して上記流路が変形し、流路の形成を設計通りに行うことができず、また、加熱接合時に多孔流路板の外形状も変形することがある。
【００３１】
そのため、板状部材の加熱接合に際して流路の収縮や変形を防止するための対策が必要になり、また、板状部材の接合によって構成した多孔流路板の外形状を、該多孔流路板自体の取付け面への固定や、それに対する配管の接続等のために再加工することが必要になる。
本発明の製造方法は、このような問題を解消したもので、熱可塑性合成樹脂からなる多孔流路板の製造において、流路を容易に設計値に近い値に設定することができ、しかも、多孔流路板の外形状をもほぼ所定の形状に形成し、再加工を施すにしても簡単な加工で済むようにしたものである。
【００３２】
本発明の製造方法について更に具体的に説明するに、図８には、当該方法によって実質的に図１ないし図３に示したものと同様な多孔流路板１を製造する態様を示している。
この多孔流路板１は、一般的には透明または半透明の透光性をもつ熱可塑性合成樹脂、例えば、メタクリル、ポリ塩化ビニール、ポリカーボネート等の合成樹脂によって形成するもので、図では、互いに接合する接合面を有する３枚の板状部材２〜４を接合する場合を示している。なお、上記透光性は必ずしも必要なものではない。
【００３３】
多孔流路板１を製造するに際しては、まず、各板状部材２〜４を形成する素材の寸法安定性を確保するため、その素材を加熱して予備収縮させる。この予備収縮は、板状部材２〜４が例えばメタクリル樹脂の場合には、加熱温度を１４０℃程度とし、素材の厚さに応じて予備収縮に要する適当な時間にわたり、その温度に保持させる。上記加熱温度は、１４０℃である必要はなく、効率的に予備収縮を行わせることが可能な任意温度に設定することができる。
【００３４】
次に、上記板状部材２〜４間の接合面に、ドリル、エンドミル、リーマ等を使用した機械加工を行い、それにより、一対の板状部材の接合面間で相互に連通する前述の小孔１１，１２及び共通流路１５，１６を形成し、それらの板状部材の接合時に必要な流路を形成させる。また、板状部材の外形状も所定の形状に整形する。
ここで重要なことは、上記複数の板状部材２〜４を成形型内に収容して加熱接合させる際に、機械加工した流路がその加熱や板状部材相互の圧接に伴って収縮するが、その収縮によって所定の設計断面の流路が形成されるように、予め流路の収縮量を見込んだ断面積で上記小孔１１，１２及び共通流路１５，１６を形成しておくことである。
【００３５】
上記板状部材２〜４の接合面における接合は、それらの板状部材を接合面において互いに接合させた状態で成形型３０内に密嵌し、且つ互いに接合する接合面を圧接した状態で封型して、加熱、軟化させることにより、それらの接合面において溶融接合させるものである。上記成形型３０は、一対の対向する側面壁３１ａを有する型本体３１を備え、積層した板状部材２〜４をこの型本体３１内の一対の側面壁３１ａ間にできるだけ密嵌した状態に嵌入できるようにする。また、上記型本体３１の一対の側面壁３１ａに直交し、且つ板状部材の接合面に平行する方向に型部片３１ｂを設け、成形型３０内の板状部材２〜４に該型部片３１ｂを圧接した状態で、固定板３２をボルト３３で固定することにより、型部片３１ｂ間においても板状部材２〜４を成形型３０内に密嵌できるようにする。
【００３６】
一方、成形型３０内における板状部材２〜４の積層方向の圧縮は、成形型内の板状部材に上下の型部片３５ａ，３５ｂ、特に上方の型部片３５ａを圧接した状態で固定することによって行うようにしている。すなわち、この成形型の封型時における板状部材２〜４の接合面間における圧接力は、成形型３０における上方の型部片３５ａの外側に当接する固定板３６ａを、スプリングワッシャ３８ａを介してボルト３７ａで型本体３１に固定することにより与えられ、さらに具体的には、上記接合面間における圧接力は、上方の型部片３５ａをボルト３７ａにより固定するときの締め付けトルクにより設定され、それがスプリングワッシャ３８ａを介して付与される。
【００３７】
この場合に、成形型の封型時における上記接合面間の圧接力は、該接合面間にばね等によって板状部材２〜４の変形にかかわらず常に略一定の圧接力を与えるのではなく、成形型内の板状部材２〜４に上方の型部片３５ａを圧接した状態で固定することによって行い、その際、該圧接力はボルト３７ａによる上面の型部片３５ａの固定時の締め付けトルクにより設定するが、その圧接力が板状部材２〜４を構成する合成樹脂の軟化によって解消されたときには、固定板３６ａがスプリングワッシャ３８ａの付勢力により型本体３１に圧接してはいるが、内部の板状部材２〜４に対して型部片３５ａからそれ以上の加圧力が作用しない状態になる。
なお、下方の型部片３５ｂは、予め固定板３６ｂをスプリングワッシャ３８ｂを介してボルト３７ｂで型本体３１に固定することにより、該型本体３１に装着しておくことができるものである。
【００３８】
従って、上記圧接力により封型した成形型３０内において加熱軟化した板状部材２〜４は、その軟化の初期において、それらの接合面が上記圧接力により強く圧接され、該接合面が目視できなくなる程度に、即ち、接合する板状部材を構成する合成樹脂が材料的に完全に一体化した状態に、密に接合される。その際に、板状部材の膨張及び軟化した合成樹脂の型部片３５ａによる加圧により、前記小孔１１，１２及び共通流路１５，１６にある程度の変形（主として断面の収縮）が生じるのは避けられないが、前述したように、その収縮によって所定の設計断面の流路が形成されるように、その収縮量を見込んだ断面積で上記小孔１１，１２及び共通流路１５，１６を形成しておくことにより、所要の多孔流路板を得ることが可能になる。
この流路の変形に際し、上記小孔１１，１２または共通流路１５，１６によって形成した各流路内は、成形型３０における型本体と型部片の間の隙間を通して外部に連通しているので、それらの流路内に空気が封入されて該流路の変形が妨げられるようなことはない。
【００３９】
上記各小孔１１，１２や共通流路１５，１６の収縮量は、合成樹脂自体の膨張係数等の特性に基づいて決まるものではなく、板状部材２〜４間の圧接力や、成形型３０とそれに密嵌した板状部材２〜４との間の隙間等の量によっても相違し、また、隣接して小孔１１，１２や共通流路１５，１６の多数が存在する場合などには、当然に各小孔１１，１２や共通流路１５，１６についての収縮量が不均等になり、そのため、各小孔１１，１２や共通流路１５，１６についての収縮量は実験的または経験的に求める必要がある。
【００４０】
また、板状部材２〜４によって形成される多孔流路板は、上記板状部材２〜４の接合に際し、それらの接合面と直交する方向の板状部材の変形が、封型した成形型３０の内側面により抑制され、板状部材２〜４の加熱による膨張及び上記接合面の圧接に伴って、合成樹脂素材が接合面に平行する面に沿って流動するが、その流動分は主として流路の収縮によって吸収され、多孔流路板の外形状が成形型３０の内面形状に馴染み、成形型３０によりほぼ所定の形状に形成される。そのため、成形後に外形状等に再加工を施すにしても、簡単な加工で済ませることができる。
【００４１】
上記板状部材２〜４の接合のための加熱温度は、板状部材２〜４をメタクリル樹脂により形成する場合、流路の収縮や変形を防止するために、一般的には、１２０〜１４０℃とするのが好ましく、さらに、１３０℃前後（１２５〜１３５℃程度）にするのがより好ましい。板状部材を他の合成樹脂材料で形成する場合にも、その合成樹脂の軟化を最小限にすることが望まれ、それにより、変形量の安定化を図ることができる。板状部材を成形型内において上記接合温度に保持する時間は、板状部材の厚み、保持する温度等によっても相違するが、２〜８時間程度が一般的である。
また、上記接合時の熱による内部応力、ネジ及び仕上げ加工等後の加工歪を除去するため、成形型３０から取り出した多孔流路板は、８０℃程度で８時間程度のアニーリングを行うのが望ましい。
【００４２】
上述したところによって接合した板状部材は、全体的にある程度の変形を避けることができないため、機械的な２次加工、即ち、外形を所定の寸法にフライス加工し、あるいは仕上げ加工したり、流路に管継ぎ手を接続するための接続口の加工、ねじ穴の加工などを行う必要があり、その後、最終的な洗浄を行って製造を完了する。
【００４３】
上述した合成樹脂製多孔流路板の製造方法によれば、複数の板状部材間で相互に連通する孔または溝を、加熱接合時における流路の収縮によって所定の設計断面の流路が形成されるように、予め実験的または経験的に得られた収縮量を見込んだ状態で形成しておくので、板状部材の加熱接合時における合成樹脂の膨張や、軟化した合成樹脂に対する接合のための外力の作用等に起因して流路が変形しても、その流路を設計値に近い値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の多孔流路板の第１実施例の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の多孔流路板の第２実施例の平面図である。
【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】多孔流路板の流路におけるコンダクタンス比と圧力比の関係を示すグラフである。
【図７】多孔流路板の流路の適切な有効断面積について説明するための模式的断面図である。
【図８】本発明に係る合成樹脂製多孔流路板の製造方法の実施例を説明するための分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，６    多孔流路板
２〜４    板状部材
１１，１２    小孔
１４      貫通孔
１５，１６    共通流路
３０      成形型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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